Yüksek sıcaklık uygulamaları için süperalaşımlara alternatif AlCoCrFeNiV yüksek entropi alaşımlarının geliştirilmesi
Development of AlCoCrFeNiV high entropy alloys alternative to superalloys for high temperature applications
- Tez No: 783316
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ NURİ ERGİN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Yüksek Entropi Alaşımları, ECAS, Korozyon, Aşınma, High entropy alloys, ECAS, Corrosion, Wear
- Yıl: 2023
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 119
Özet
Yüksek Entropi Alaşımları (YEA), ilk olarak 2004 yılında keşfedilmiş olup, %5 ile %35 arasında konsantrasyona sahip beş veya daha fazla elementin eşit veya eşite yakın oranlarda katı eriyik şeklinde oluşturdukları yeni nesil performans malzemeleridir. Yüksek entropi alaşımları; yavaş difüzyon, latis distorsiyonu ve kokteyl etkisi sayesinde kararlı bir mikroyapıya sahip olmakta ve böylece mükemmel oksidasyon ve korozyon direnci, yüksek aşınma direnci, yüksek sertlik, süper paramanyetizma ve mükemmel yapısal kararlılık sergilemektedir. Yüksek entropi alaşımları hem oda hem de yüksek sıcaklıklarda yüksek mekanik kararlılık (sertlik, mukavemet) ve mükemmel refrakterlik (aşınma ve korozyon direnci) gibi özellikleri ile yapısal (inşaat, biomedikal,) ve fonksiyonel (superiletken, termo-elektrik, manyetik) uygulamalar için aday malzemelerdir. Yaklaşık olarak 37 ana elementin kombinasyonlarıyla, dünya genelinde laboratuvar ortamında 600'den fazla tür YEA sisteminin geliştirildiği bilinmektedir. Bu çalışmada AlCoCrFeNi yüksek entropi alaşımına V katkısı yapılarak daha kararlı bir mikroyapı elde edilmesi, korozyon, aşınma, sertlik ve benzeri özelliklerin geliştirilmesi hedeflenmiştir. Uçak yakıt tanklarında kullanılan süperalaşımlara alternatif bir malzeme olarak geliştirilen bu çalışmada daha iyi mekanik özellikler sağlanması amaçlanmıştır. Elementel tozlar kullanılarak uygun bileşim oranına göre hazırlanan tozlar elektrik destekli sinterleme yöntemiyle yaklaşık 2000-4500 amper aralığındaki değerler seçilerek üretilmiştir. Numunelerin karakterizasyon çalışmaları yoğunluk, mikrosertlik, SEM-EDS, XRD, aşınma ve elektro-kimyasal korozyon testleri ile gerçekleştirilmiştir. Karakterizasyon çalışmaları sonucunda, en iyi sonuçlar %5 V katkılı AlCoCrFeNi yüksek entropi alaşımı numunesinden elde edilmiştir. Bu numune 647.9 HV sertlik değerine sahiptir. 100 cm/sn'lik sabit bir hızda, 500 m mesafede ve 5 N yük şartlarında gerçekleştirilen aşınma testleri sonucunda %5 V katkılı numune en iyi sonuçları göstermektedir. %3.5 NaCl çözeltisi içinde yapılan elektrokimyasal korozyon deneyleri ile 0,018mpy değeri ile en düşük korozyon hızına sahip %5 V katkılı AlCoCrFeNi yüksek entropi alaşımı numuınesi en iyi korozyon numunesi olduğu tespit edilmiştir.
Özet (Çeviri)
High Entropy Alloys (YEA), first discovered in 2004, are new generation performance materials that consist of five or more elements with concentrations between 5% and 35% in the form of solid melt in equal or nearly equal proportions. High entropy alloys; It has a stable microstructure due to slow diffusion, lattice distortion and cocktail effect, thus exhibiting excellent oxidation and corrosion resistance, high wear resistance, high hardness, superparamagnetism and excellent structural stability. High entropy alloys are candidate materials for structural (construction, biomedical,) and functional (superconducting, thermo-electric, magnetic) applications, with properties such as high mechanical stability (hardness, strenth) at both room and high temperatures and excellent refractoriness (wear and corrosion resistance). It is known that more than 600 types of YEA systems have been developed in the laboratory environment around the world, with combinations of approximately 37 major elements. In this study, it is aimed to obtain a more stable microstructure, improve corrosion, wear, hardness and similar properties by adding V to AlCoCrFeNi high entropy alloy. In this study, which was developed as an alternative material to superalloys used in aircraft fuel tanks, it was aimed to provide better mechanical properties. Powders prepared according to the appropriate composition ratio by using elemental powders were produced by electrical assisted sintering method by selecting values in the range of approximately 2000-4500 amperes. The characterization studies of the samples were carried out by density, microhardness, SEM-EDS, XRD, wear and electro-chemical corrosion tests. As a result of the characterization studies, the best results were obtained from the 5% V doped AlCoCrFeNi high entropy alloy sample. This sample has a hardness value of 647.9 HV. As a result of the wear tests performed at a constant speed of 100 cm/s, at a distance of 500 m and under 5 N load conditions, the 5% V doped sample shows the best results. With the electrochemical corrosion experiments carried out in 3.5% NaCl solution, it was determined that the 5% V doped AlCoCrFeNi high entropy alloy sample with the lowest corrosion rate with a value of 0.018mpy is the best corrosion sample.
Benzer Tezler
- Experimental and computational assessment of high-temperature properties in ti-based high entropy alloys
Ti-bazlı yüksek entropili alaşımların yüksek sıcaklık özelliklerinin deneysel ve hesaplamalı değerlendirilmesi
ALIREZA NAZARAHARI
Doktora
İngilizce
2024
Makine MühendisliğiKoç ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DEMİRCAN CANADİNÇ
- Havacılık uygulamalarına yönelik yenilikçi yüksek entropili süperalaşımların tasarımı, üretimi ve karakterizasyonu
Design, production and characterization of novel high entropy superalloys for aviation applications
RİFAT YILMAZ
Doktora
Türkçe
2021
Metalurji MühendisliğiEskişehir Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERHAN AYAS
- Investigating the oxidation and high temperature wear behaviour of hot-dip aluminized and diffusion annealed inconel 718 superalloy
Sıcak daldırma alüminyum kaplama ve difüzyon tavlaması uygulanmış ınconel 718 süperalaşımının oksidasyon ve yüksek sıcaklık aşınma davranışının incelenmesi
AHMET KAVUKCU
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT BAYDOĞAN
- Inconel 718 süperalaşımının termokimyasal borlanması
Thermochemical boriding of Inconel 718 superalloy
HASAN DİNÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MURAT BAYDOĞAN
- Optimization studies on the secondary treatments and mechanical behavior of Ti-48Al-2Cr2Nb alloy produced by electron beam melting (EBM) method
Elektron ışıması ergitme (EIE) yöntemiyle üretilen Ti-48Al-2Cr-2Nb alaşımının ikincil işlemlerinin ve mekanik davranışının optimize edilmesi çalışmaları
GÜNEY MERT BİLGİN
Doktora
İngilizce
2024
Metalurji MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ARCAN FEHMİ DERİCİOĞLU
PROF. DR. ZİYA ESEN